Классификация и типы буровых растворов презентация

буровых растворов

Курс «Буровые технологические жидкости»

солей, щелочей и кислот).
Всякий раствор состоит из растворенных веществ и растворителя, т.е. среды, в которой эти вещества равномерно распределены в виде молекул или ионов.
Обычно растворителем считают тот компонент, который в чистом виде существует в таком же агрегатном состоянии, что и полученный раствор. Если оба компонента до растворения находились в одинаковом агрегатном состоянии, то растворителем считается тот компонент, которого больше.

Растворы с низким содержанием растворенного вещества называются разбавленными, а с высоким – концентрированными.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов
»

(неполярные), когда растворителем
являются органические и неорганические вещества.

В бурении примером гомогенных систем (до попадания в них
шлама) могут служить:

техническая вода;
полимерные растворы;
водные растворы электролитов (солей);
водные растворы ПАВ;
газообразные агенты.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

называются гетерогенными (неоднородными).

Гетерогенные системы включают в себя совокупность мелких частиц, называемую дисперсной фазой (ДФ), и окружающее их вещество, называемое дисперсионной средой (ДС).

Отсюда, обязательным условием получения гетерогенных систем является взаимная нерастворимость диспергированного вещества (дисперсной фазы) и дисперсионной среды.

По характеру (природе) дисперсионной среды гетерогенные системы могут быть водными (полярными) и углеводородными (неполярными).

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

называются гетерогенными (неоднородными).

Гетерогенные системы включают в себя совокупность мелких частиц, называемую дисперсной фазой (ДФ), и окружающее их вещество, называемое дисперсионной средой (ДС).

Отсюда, обязательным условием получения гетерогенных систем является взаимная нерастворимость диспергированного вещества (дисперсной фазы) и дисперсионной среды.

По характеру (природе) дисперсионной среды гетерогенные системы могут быть водными (полярными) и углеводородными (неполярными).

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

величиной,
обратной размерам частиц дисперсной фазы

D = 1/a, см-1, (2.1)

где а – характерный размер частиц дисперсной фазы, см:
диаметр (для сферических и волокнистых частиц);
длина ребра (для частиц кубической формы);
толщина пленки (для пластинчатых частиц).

Степень дисперсности численно равна числу частиц, которые
можно плотно уложить в ряд длиной 1 см.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

гетерогенных системах очень велика и может составлять десятки, сотни и даже тысячи м2 на 1 г дисперсной фазы.

Высокая степень дисперсности и сильно развитая межфазная поверхность определяют многие важнейшие свойства гетерогенных систем: их кинетическую (седиментационную) устойчивость, вязкость, фильтрационную способность и др.

При этом перечисленные свойства в значительной степени зависят от концентрации в системе частиц коллоидных размеров вследствие того, что на них будет приходиться основная часть общей межфазной поверхности.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

является агрегатное состояние дисперсной фазы, которая может быть твердой, жидкой и газообразной.

Системы с твердой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой называются суспензиями

Твердая дисперсная фаза + жидкая дисперсная среда = суспензия

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

собой несмешивающиеся жидкости, называются эмульсиями

Жидкая дисперсная фаза + жидкая дисперсная среда = эмульсия

В этом случае одна из жидкостей должна быть полярной, а другая неполярной. Обычно полярную жидкость условно называют «водой», а неполярную – «маслом».

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

дисп. среда

дисп. фаза

называются газовыми эмульсиями (в бурении – аэрированными растворами).

Аэрация – процесс насыщения жидкости газом (воздухом).

Для аэрированных растворов характерно свободное перемещение в объеме несвязанных между собой пузырьков газа.

Когда концентрация газа велика, а дисперсионная среда представляет собой тонкие вытянутые пленки, то такие высококонцентрированные ячеисто-пленочные связные дисперсные системы уже называются пенами.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

основу которой положим физико-
химические признаки, поскольку очистные агенты являются
физико-химическими системами.
Важнейшими физико-химическими признаками очистных
агентов, как физико-химических систем, являются следующие:
число фаз;
природа (состав) дисперсионной среды;
агрегатное состояние дисперсной фазы.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

два больших класса: гомогенные (однофазные) и гетерогенные (многофазные).

По природе (составу) системы в целом или её дисперсионной среды можно выделить подклассы водных (полярных), углеводородных (неполярных) и газообразных очистных агентов.

Кроме того, гетерогенные системы могут быть разделены на группы по агрегатному состоянию дисперсной фазы, которая может быть твердой, жидкой, газообразной и комбинированной.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

«Классификация и типы буровых растворов

зависимости от степени и состава
минерализации всей системы или её дисперсионной среды,
количества дисперсной фазы, способа приготовления БР и т.д.

Так, водные (полярные) гомогенные и гетерогенные очистные
агенты в зависимости от концентрации солей (в пересчете на
NaCl) могут быть:
пресными (до 1 %);
слабоминерализованными (1…3 %);
среднеминерализованными (3…20 %);
высокоминерализованными (> 20 %).

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

по объему, то такие БР относят к растворам с низким содержанием твердой фазы (или малоглинистые).

По способу приготовления глинистые растворы могут быть условно подразделены на естественные, образующиеся в стволе скважины в процессе бурения глинистых пород (получаемые самозамесом), и искусственные, приготовленные на поверхности.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

типы буровых растворов

в реакцию с буровым раствором, называется активной

Та твердая фаза, которая не вступает в реакцию, называется инертной

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

и типы буровых растворов

и типы буровых растворов

определяются их внутренней структурой и вследствие этого, называются структурно-механическими.
По механическим свойствам гетерогенные (многофазные) буровые растворы могут быть:

бесструктурными (свободнодисперсными);

структурированными (связнодисперсными).

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

взаимодействуют друг с другом и не способны создавать какую-либо пространственную сетку, именуемую структурой.
Механические свойства этих систем аналогичны механическим свойствам их дисперсионной среды и одинаковы в покое и при течении.
В структурированных системах, называемых гелями, частицы дисперсной фазы связаны между собой и образуют пространственную структуру, имеющую определенную механическую прочность.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

дисперсионная среда (свободная вода) теряет свою подвижность.
Однако перемешивание или нагревание системы нарушает структуру и возвращает ей свойства золя. Явление перехода геля в золь и обратно носит название тиксотропии.
Для возвращения структурированной системе свойств жидкости структуру необходимо разрушить, приложив некоторое усилие. Величина этого усилия зависит от силы сцепления между частицами дисперсной фазы бурового раствора, т.е. от прочности образовавшейся структуры, и характеризуется статическим напряжением сдвига.
Статическое напряжение сдвига - это усилие, при котором начинается разрушение структуры, отнесенное к единице площади.
Статическое напряжение сдвига принято выражать в дПа.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

состоянии частиц шлама и утяжелителя при остановках циркуляции бурового раствора.
Очевидно, что для обеспечения этой возможности величина статического напряжения сдвига должна превышать величину усилия, создаваемого весом частиц выбуренной породы или утяжелителя. В противном случае эти частицы при отсутствии циркуляции бурового раствора будут оседать в призабойную часть скважины, что в конечном итоге может привести к прихвату бурового снаряда шламом.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

состоянии частиц шлама и утяжелителя при остановках циркуляции бурового раствора.
Очевидно, что для обеспечения этой возможности величина статического напряжения сдвига должна превышать величину усилия, создаваемого весом частиц выбуренной породы или утяжелителя. В противном случае эти частицы при отсутствии циркуляции бурового раствора будут оседать в призабойную часть скважины, что в конечном итоге может привести к прихвату бурового снаряда шламом.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

бурового раствора от шлама на поверхности, а также возрастает величина импульсов давления на забой и стенки скважины при инициировании течения бурового раствора (при пуске насоса) и при проведении СПО, что, в свою очередь, повышает вероятность флюидопроявлений, нарушений устойчивости стенок скважин, гидроразрывов пластов и поглощений бурового раствора.
Таким образом, величина статического напряжения сдвига должна быть минимальной, но достаточной для удержания во взвешенном состоянии в покоящемся буровом растворе частиц выбуренных пород и утяжелителя.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

вискозиметры Ofite, Fann и т.д.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 2 «Классификация и типы буровых растворов

Для оценки характера нарастания прочности структуры во времени измерения делают через 10 сек (СНС10) и 10 мин (СНС10) покоя.
Кроме названных показателей структурно-механические свойства буровых растворов характеризуют и коэффициентом тиксотропии